Was sind Cobots? – Grundlagen und Erklärung

Grundlagen der Cobot Anwendung und was man über Cobots wissen sollte

Was versteht man unter Cobots und was ist bei der Anwendung zu beachten? Zuerst einmal eine Begriffserklärung und eine kurze Einführung bevor es zu den Unterschieden zu Industrierobotern 

Begriff Erklärung

Das Thema „Cobot“ ist zur Zeit sehr aktuell, daher möchte ich die Bedeutung sowie die Möglichkeiten von Cobots beschreiben.

Wie sooft ist Cobot ein zusammengesetztes Wort aus Collaboration, also gemeinsam vernetztes zusammenarbeiten und Roboter. Ein Cobot ist also ein Roboter der zusammen vernetzt mit dem Menschen arbeiten kann – und dies ohne Absperrungen.

 

Unterschied zum Industrieroboter

Klassische Industrierroboter sind für ein Zusammenarbeiten mit Menschen viel zu schnell und zu stark. Industrieroboter arbeiten mit Geschwindigkeiten von bis zu 8 m/Sekunde und können Lasten über 1000 kg bewegen. Bei direktem Kontakt „Mensch – Roboter“ besteht hier eine hohe Verletzungsgefahr bis hin zur Lebensgefahr. Cobots sind daher anders aufgebaut oder bringen spezielle Funktionalitäten mit. Der mechanische Aufbau ist meist nicht so massiv sondern in Leichtbauweise ausgeführt. Zudem sind die möglichen Geschwindigkeiten sowie die Traglasten im niedrigen Gewichtsbereich. Klassisch liegen die Traglasten für Cobots im Rahmen kleiner 16 kg und langsamer als 4 m/s. Für das Kollaborierende Arbeiten mit Menschen ist die Geschwindigkeit weiter zu reduzieren. Wie weit diese Geschwindigkeit zu reduzieren ist wird unter Sicherheitsvorschriften beschrieben.

Zusätzlich werden Cobots überwacht um bei Kollisionen und Berührungen zu stoppen. Einige Modelle werden durch die Stromaufnahme der Antriebe (Elektromotoren) überwacht, andere haben interne Kraft-Momenten Sensoren verbaut. Damit diese Sensoren zur Sicherheitsabschaltung genutzt werden können werden diese redundant (zwei Kanalig) ausgeführt.

Sicherheitsvorschriften

Auch wenn man einen Cobot einsetzt muss man diesen sicherheitstechnisch prüfen lassen und die dafür notwendigen Prüfungen durchführen. Hierzu gehört eine Gesamt – CE der Anlage. Hierin sind für Kollaborierende Anwendungen biometrische Messungen sowie die notwendige Risikobeurteilung auszuführen. Hieraus ergeben sich die maximale Geschwindigkeit sowie Anforderungen an zusätzliche Schutzeinrichtungen. Wenn die Kräfte zu hoch und damit gefährlich für Menschen werden, kann man entweder die Geschwindigkeit reduzieren, oder aber die Gefahrenstellen zusätzlich mit einer sogenannten Air Skin schützen. Dies ist eine gepolsterte Sensorhülle wodurch die auftretenden Kräfte besser verteilt und der Cobot schneller abgeschaltet werden kann.

Oft kommt die Frage: „Wozu dieser Aufwand wenn ich doch einen Cobot einsetze, der ist doch schon sicher?“

Der Roboter hat jedoch meist weitere Anbauteile wie z.B. Energieführungen, Kamera, Greifer wo es aufgrund der Geometrien zu höheren Kräften kommen kann als am Roboterarm selbst. Hinzu kommen noch alle Teile die der Roboter transportiert. Spätestens wenn der Cobot ein Messer, Glaspipetten oder ähnliches im Greifer transportiert wird klar das man das Gesamtsystem inklusive aller zu handelten Teile betrachten muss. Man muss hinterfragen, ob die Applikation noch kollaborativ ist!

Warum werden wenige Mensch-Roboter-Kollaborationen (MRK) Anwendungen eingesetzt

Hierin liegt einer der Hauptgründe warum die meisten Cobot Anwendungen dann doch nicht mit dem Menschen Kollaborieren. Der Aufwand alle Teile die gehändelt werden zu berücksichtigen schreckt ab. Hinzu kommt bei neuen Aufgaben mit neuen Teilen sind diese Prüfungen zu erweitern. Zudem ist die Geschwindigkeit des Cobots ohne weitere Schutzeinrichtungen meist sehr niedrig einzustellen, um die sichere Zusammenarbeit zu generieren. Hierdurch können oft die erforderlichen Taktzeiten nicht umgesetzt werden.

Ganz wichtig für den Mensch-Roboter-Kollaborationen (MRK) Gedanken: Gestalten Sie den MRK Bereich so klein wie möglich und nur so groß wie unbedingt nötig!

Was verstehen viele Anwender unter Cobots?

Viele verstehen unter einem Cobot auch nur einen Roboterarm mit kleinem Footprint und ohne Schutzzäune. Wenn dies das eigentliche Anliegen ist so kann man dies auch anders lösen indem man zusätzliche Sicherheitstechnik verwendet. Üblicherweise werden hierfür Sicherheitsscanner verwendet welche die Umgebung des Cobots überwachen. Kommt ein Mensch dem Cobot nun näher kann zuerst die Arbeitsgeschwindigkeit reduziert werden und bei weiterem Näherkommen wird der Cobot gestoppt. Diese Bereiche sind auf dem Boden zu kennzeichnen. Wird nun diese Zone wieder verlassen läuft der Cobot wieder normal weiter.

Eine andere Lösung ist die oben erwähnte  Airskin. Ein weiterer Vorteil dieser Lösung: Der Cobot hält nur bei Berührung – nicht jedes Mal wenn jemand (auch mal aus versehen) durch den Sensorbereich geht.

 

Anwendungsbeispiele aus der Praxis

Wo werden nun diese Cobots eingesetzt? Dies ist nicht nur im Automotiv Bereich sondern auch bei KMUs bis hin zur ein Mann Firma. Eine Hauptanwendung die man zig fach bei YouTube findet ist das Be- und Entladen von CNC Maschinen. Hierzu wird das Material oft mit einem Feeder zugeführt.

Es ist jedoch deutlich mehr möglich mit Cobots – mit dem passenden Zubehör. Bei einer Firma haben wir eine Entgratanwendung von Alu Gussteilen umgesetzt. Hierzu wurde eine pneumatische Entgratspindel mit einem Cobot verwendet und Laser Sicherheitsscanner zur Überwachung. Das Anwendervideo finden Sie hier bei YouTube

Das Palettieren von Artikel sowie das Schweißen von kleinen Teilen in geringer Stückzahl sind weitere typische Anwendungen. Es geht auch exotisch wie das Bottom Up Bier zapfen, Rühreier machen, Cocktails mixen, Klebeanwendungen, Nutella auf den Toast verteilen, Golfbälle aufstellen auf einer Driving Range und vieles mehr.

Ulrich Möller interessiert sich für die Automatisierungstechnik. Hierbei Speziell um die Themen Cobot, Robotik und AGV / AMR. Als Diplom Ingenieur interssieren mich die neuen technischen Möglichkeiten und deren Anwendung in der Praxis. Ich verfüge über langjährige Erfahrung als Vertriebsingenieur

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